Szökik a másodperc
További Tudomány cikkek
- A nőkhöz társítjuk, pedig a férfiakba is kódolva van a gyerekekről való gondoskodás
- Meghalt Zsakó László, a hazai számítástechnika tanárképzés jeles alakja
- Így kaphatjuk vissza az elvesztett időt
- Ritka, kék szemű galambocskát kelttettek ki és neveltek fel tudósok
- Állatról emberre terjed a madárinfluenza – újabb világjárvány jöhet?
Mai időrendszerünk alapja az atomidő (International Atomic Time), melyet atomórák láncolatával, nemzetközi megállapodás alapján mérnek. Az atommásodperc definíció szerint a 133-as cézium-izotóp két állapota közti elektronátmenet során keletkező elektromágneses sugárzás egy periódusának 9192631770-szerese.
Amikor a karóránkra nézünk, a bonyolult időrendszerekből a polgári használatra leszármaztatott időt, a zónaidőt olvashatjuk le, melynek alapja a koordinált világidő (UTC, Coordinated Universal Time). Az ettől független, csillagászati jelenségeken alapuló világidőnek három fajtája használatos, az UT0, UT1 és UT2. Mindhárom a Föld tengely körüli forgásán alapul, de míg az elsőt a Föld pillanatnyi pólusain áthaladó greenwichi meridiánra vonatkoztatják, a másodikból kiküszöbölik a pólusvándorlásból eredő hatásokat, a harmadikból pedig a Föld tengely körüli forgásában jelentkező ingadozások hatását is.
Az időmérésben a fő probléma az, hogy a Föld nem egyenletesen forog a tengelye körül. Az ebben észlelhető változások három csoportba sorolhatók: szekuláris, azaz nagyon hosszú időszak alatt megfigyelhető lassulás, periodikus változások és véletlenszerű ingadozások. A szekuláris lassulást már a 17. század végén felismerték, és magyarázatául a Hold hatását hozták fel rá. Egy évszázaddal később Delaunay a Hold pályamenti mozgásában bekövetkező változásokat szintén az árapály-erőkkel magyarázta, melyek a Föld forgását lassítják, a Hold keringési sebességét pedig növelik; ami miatt az folyamatosan távolodik tőlünk.
A földrengés is hat a nap hosszára
Az elmúlt 2700 év alatt a nap hossza évszázadonként 1,7 milliszekundummal változott, a Hold hatása viszont 2,3 ms/nap/évszázad rátát indokolna. A két érték közötti különbség a Föld alakjában a jégtakaró olvadása miatt bekövetkező változásokkal magyarázható. A periodikus változások fő oka a légkör mozgásának szezonális változása. Májusban a nap körülbelül 30 milliszekundummal hosszabb, novemberben pedig ugyanennyivel rövidebb, mint az éves középérték. A véletlenszerű változások mértéke néhány tized ms/nap, ezek a jelenségek tipikusan egy évtizedig élnek. A 2004. december 26-i óriási szumátrai földrengés például 2,68 mikroszekundummal csökkentette a nap hosszát, azaz a katasztrófa következtében a Föld forgása kiszámítható, bár detektálhatatlan mértékben gyorsult.
A Föld tengely körüli forgásának lassulásának valószínűleg még a Föld-Hold rendszer kialakulása körüli időkben kezdődött. Fosszilis korallok elemzése azt mutatja, hogy a devon földtörténeti időszak vége felé, körülbelül 370 millió évvel ezelőtt az év hossza 385 és 410 nap között volt. Ez azt jelenti, hogy a lassulás mértéke akkoriban is a maival egyezett meg. Bár a lassulás tempója kicsi, nem kell ilyen messze visszamennünk az időben, hogy a felgyülemlett eltérés hatását érzékeljük. Az elmúlt 2000 év során az eltérés az UT1-ben körülbelül 3 órát tesz ki. Ha ezt nem vennénk figyelembe, az i.e. 136-ban Mezopotámiában megfigyelt teljes napfogyatkozás sávja 48,8 fokkal tolódna el a 11700 másodperces eltérésnek megfelelően nyugati irányban, azaz a babiloniak nem is láthatták volna - holott kőtáblákon is megörökítették.
Efemerisz idő
Mivel a Föld tengely körüli forgása nem egyenletes, egyes csillagászati jelenségek bekövetkezésének időpontja világidőben nem adható meg. Olyan időrendszerre van szükség, melyben például a Naprendszer égitestjeinek a megfigyelt és számított pozíciói a lehető legjobban egybeesnek. Ez az efemerisz idő (ET, Ephemeris Time). Az ET-t a Hold ekliptikai hosszúságának mérésével lehet meghatározni, a gyakorlatban azonban egy esemény bekövetkeztének időpontját efemerisz időben csak utólag adhatjuk meg. Az ET a gyakorlati alkalmazásokban az atomidővel azonosan múlónak vehető.
Az ET másodpercének hosszát 1960-ban rögzítették Simon Newcomb munkái alapján, aki 1750 és 1892 közötti csillagászati megfigyeléseket felhasználva vezetett le egy formulát a Nap közepes pályamenti hosszúságára. Az ET másodpercének hossza ezen időszak közepén, tehát 1820 körül egyezett meg az UT1 másodpercének hosszával. A történeti fejlődés miatt ugyenez igaz az SI másodpercének hosszára is, azaz 1820 körül a nap hossza 86400 SI másodperc volt. A lassulás miatt azonban ma már mintegy 25 ms-mal hosszabb akkori értékénél, azaz a felgyülemlő eltérés egy év alatt körülbelül 1 másodpercet tesz ki. Ez az oka annak, hogy a koordinált világidőbe alkalmanként be kell szúrni egy plusz másodpercet: ez a szökőmásodperc.
Az ugyanolyan másodperc-hosszúsággal rendelkező atomidő és UTC között jelenleg 33 másodperc a különbség. 1999 óta a Föld belső tömegátrendeződései okozta változás miatt mindössze egyszer, 2005-ben kellett a szökőmásodpercet beiktatni. Az UTC jelenlegi definíciójának érvényben maradása mellett a jövőben elképzelhető, hogy évente esetleg többször is be kell szúrni a szökőmásodpercet. A következő a tervek szerint 2008. december 31-én lesz esedékes.